神经形态芯片.ppt

2014最突破的产品神经形态芯片,科学家们的梦想,将活的生物体和机器融为一体 “神经芯片”在这种芯片上，活的脑细胞和硅电路可以有机地连在一起,这项研究可能有助于将来某一天开发出先进的神经修复技术，用于治疗神经失调或开发通过活的神经细胞处理数据的有机电脑。,为研制出这样的神经芯片，研究人员在1平方毫米大小的硅片上安装了16000个电子晶体管和数百个电容器，然后用在大脑中发现的一种特别的蛋白质将脑细胞粘到芯片上。但是，这种蛋白质的作用并不只是作为一种简单的粘合剂。意大利帕多瓦大学的研究组成员斯蒂法诺瓦萨尼利说：“它们也把神经细胞的离子通道和半导体材料连在一起，这样神经细胞的电子信号便可以传送到硅芯片上。”,美国研究人员日前发明了一种基于人脑构造设计的全新芯片电路板“Neurogrid”。据悉，Neurogrid能够模拟人脑中的100万个神经元和数十亿个突触连接，而其运算速度已经达到了现有普通电脑的9000倍之巨。然而，同人类大脑的运算速度相比，即便是Neurogrid也依旧相去甚远。,据悉，这个所谓的Neurogrid电路板由16块特制的“神经内核（Neurocore）”芯片组成，且每块芯片上都有超过65536个“硅神经元”，这些神经元可以通过80个参数进行编程以模拟出不同类型的神经元。而且，这16块芯片模拟出人脑1秒钟内的活动内容仅需1秒时间。,神经芯片真来了！,IBM再度发布能模拟人类大脑的SyNAPSE芯片。相比前一代原型，拥有100万个“神经元”内核、 2.56亿个“突触”内核以及4096个“神经突触”内核，而功率则仅有70毫瓦。据说新的芯片已有了很大的拓展和进步，达到量产要求,在不久的将来，构造比传统芯片更像人脑的微处理器可能会使计算机对周遭事物的理解力变得敏锐的多。,和一头哈巴狗一般大小、名叫“先锋”的机器人慢慢向前翻滚着，逐渐靠近地毯上的玩具“美国队长”，它们对峙着站立的地方是一间儿童卧室，无线芯片制造商高通(Qualcomm)在一辆房车中搭建了这个空间。“先锋”的动作停顿了下来，好像在评估周遭环境，然后，它用自己身前像雪铲一样的工具把美国队长揽入怀中，转个身，把它向三个矮矮的玩具箱推去。高级工程师章艾乌（Ilwoo Chang）抬起两只手臂，指向应该投放“美国队长”的那个箱子。“先锋”的摄像头看到了这个动作，乖乖地照做了。然后它又翻滚着折返，发现了另一个动作片人物“蜘蛛侠”这次它直线向蜘蛛侠靠拢，完全无视附近摆放着的一个围棋盘，在无人指挥的情况下，把“蜘蛛侠”运送到同一个箱子里。这次演示在高通位于圣地亚哥的总部完成，看起来没什么大不了的。不过，你却可以从中窥见计算的未来。机器人完成的这些任务过去通常需要强大的、经过专门编程的计算机完成，耗费的电力也多得多。而“先锋”只是配备了一个智能手机芯片和专门的软件，就能识别从前机器人无法识别的物体，根据它们与相关物体的相似程度来做分类，再把它们传送到房间中正确的位置。,若希望机器学习软件发挥其最大的潜力，则软件必须要训练经过海量数据的测试，对于公司来讲这无疑是一件耗时费力的事情。不过今年的突破性技术神经形态芯片（neuromorphic chip），赋予计算机认知能力，可以探测和预测负责数据中的规律和模式，大大释放了机器学习软件的工作效率。,人脑有几十亿神经元、几千亿个突触，可以同步处理视觉、音频等信号，神经形态芯片在芯片中模拟人脑同步处理多种数据的能力。根据图像、声音或其他信号的变化，神经元可以改变与其他神经元之间的联系。这一过程被叫做学习。这些神经形态芯片模拟的是人脑的神经网络，可以实现人脑的部分功能。这就是为什么高通的机器人在不知道蜘蛛侠是谁之前就能将其放到准确的位置。,新型芯片和传统芯片的比较,“我们正在模糊芯片和生物系统之间的隔阂。”,这些“神经形态”芯片（之所以这么命名，是因为他们模拟了大脑）被设计成处理传感器数据（图像、声音等）以及根据未编程的数据变化做出反应。这些芯片实现了人工智能领域需要几十年才能完成的任务，让机器可以像人一样理解世界、与世界互动。医疗传感器和设备可以追踪病人的生命体征，根据时间采取医疗对策，学会调整药量，甚至可以及早发现病情。智能手机可以学习你接下来将要输入的文字，然后在后台设置提醒。Google 的自驾驶汽车或许不再需要驾驶员的帮助，扫地机器人永远都不会卡在沙发下面。,神经形态芯片：让机器像人一样思考,新型芯片拥有神经网络，能模仿人类的大脑和神经系统，使终端拥有大脑模拟计算驱动的嵌入式认知。它比传统芯片更节能，有些甚至能自动编程，学习新技能。,应时代要求而生,今天的计算机使用了所谓的“冯诺依曼架构”，即数据在处理器和内存之间来回计算。这种方法非常适合数字运算和执行编写好的程序，但是不适合处理图片、声音和其他可以感知到的内容。 但是神经形态芯片却可以完成这些无法完成的事情，模仿人类大脑，让机器人像人类一样去思考。,新型芯片的突破点,它完成了计算机芯片的另一种设计方法，增强了人工智能的计算效率 在传统芯片已经接近理论性能极限的今天，神经形态芯片的出现具有划时代的意义、,人脑有几十亿神经元、几千亿个突触，可以同步处理视觉、音频等信号，神经形态芯片在芯片中模拟人脑同步处理多种数据的能力。根据图像、声音或其他信号的变化，神经元可以改变与其他神经元之间的联系。这一过程被叫做学习。这些神经形态芯片模拟的是人脑的神经网络，可以实现人脑的部分功能。,虽然在产品正式发布之前研发公司不愿意公布更多的细节，但是神经形态研究者对此却可以侃侃而谈。根据 IBM 实验室的研究院 Dharmendra Modha 的描述，这种芯片可以让盲人通过视觉和音频传感器来识别物体，提供音频提示；健康监测系统可以检测生命体征，及早发现潜在的风险，为病人提供个性化的治疗手段；计算机可以根据风向、潮向和其他数据来更准确地预测海啸。HRL 实验室的首席研究科学家 Narayan Srinivasa 计划在夏天测试一种神经形